本發(fā)明屬于包裝材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種具有導(dǎo)電、加熱、殺菌等特殊功能的碳納米管復(fù)合包裝紙。
背景技術(shù)：
常規(guī)產(chǎn)品的包裝需要普通的紙板箱就可以滿足，而且成本較低，但要防止有害微生物的入侵、防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就需要包裝材料具備除包裝之外的其他功能，特別是一些有特殊用途的物品還需要包裝紙材具有可加熱、導(dǎo)電、防靜電等多種功能。碳納米管由于本身比表面積較大，耐高溫，具有卓越的導(dǎo)熱性能，極高的電學(xué)特性、優(yōu)良的力學(xué)性質(zhì)，并且也是一種很好的無機抗菌材料，因此有著很廣泛的用途。采用碳納米管和普通紙張纖維結(jié)合可以賦予紙張?zhí)技{米管的許多優(yōu)異性能，不僅可以作為包裝材料，還可以實現(xiàn)特殊的用途。
現(xiàn)有技術(shù)中，有采用過濾方法復(fù)合碳納米材料，但截留率低，碳納米材料在普通植物纖維的空隙之間主要是成堆吸附。還有常規(guī)負載的碳納米材料與植物纖維之間主要采用交聯(lián)劑來固定，交聯(lián)劑粒子容易將碳納米材料包埋，紙張的導(dǎo)電、散熱都受到了很大影響。另外還有報道采用石墨烯復(fù)合普通植物纖維作為包裝用材，但該技術(shù)往往讓紙張的透氣性能變差，且容易脫落、掉粉，所以限制了其使用范圍。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多功能碳納米管復(fù)合包裝紙，賦予納米包裝紙材導(dǎo)電、耐高溫、殺菌的性能，并防止包裝紙中的納米粒子脫落。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
除非另有說明，本發(fā)明所采用的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
一種多功能碳納米管復(fù)合包裝紙，制備方法包括以下步驟：
(1)以風(fēng)干甘蔗渣為原料，采用氧堿制漿，經(jīng)過打漿、疏解制成紙漿分散液；
(2)將硝酸和硫酸按質(zhì)量比1:3混合，碳納米管置于混合酸中浸泡5h改性，再用去離子水洗滌到中性，風(fēng)干備用；
(3)取備用的碳納米管按質(zhì)量比2:3加入陽離子分散劑，進行球磨分散，制成碳納米管分散液，碳納米管分散液zeta電位為正；
(4)取所述紙漿分散液和碳納米管分散液按1:1的體積比混合，并攪拌讓兩種漿料電荷有效中合；
(5)在成形器上成形為濕紙幅，成形時通過真空抽吸脫水；
(6)成形后的濕紙幅再經(jīng)過浸膠、壓榨和干燥，即獲得所需的碳納米管復(fù)合包裝紙。
所述的陽離子分散劑優(yōu)選為十六烷基三甲基溴化銨。
調(diào)節(jié)所述真空抽吸脫水的真空度，使成形后的濕紙幅干度為20±1％。
所述的浸膠采用聚氨酯浸膠，并進行超級壓光處理。
所述的干燥其工藝條件為溫度90℃，時間15min；最終紙頁干度為95±1％。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
(1)本發(fā)明采用碳納米管來實現(xiàn)紙張的納米特性，賦予紙張導(dǎo)電、耐高溫、抗菌等性能，實現(xiàn)了真正意義上的納米包裝。該產(chǎn)品可以代替常規(guī)的包裝用錫箔紙，特別適于食品包裝的通電加熱、抗菌等需求。
(2)采用含半纖維素較多的甘蔗渣紙漿，為碳納米管復(fù)合過程提供更多的支鏈和官能團。
(3)碳納米管經(jīng)硝酸和硫酸制成的混酸浸泡改性后引入親水基團，大大改善了碳納米管的親水性。
(4)采用十六烷基三甲基溴化銨分散碳納米管溶液，能與陰離子、非離子、兩性表面物質(zhì)有良好的配位性；同時還能夠改變碳納米管分散液的電負性，使溶液整體帶正電荷，從而有效提高了碳納米管在紙漿中的留著率，使碳納米管均勻牢固的附著在紙漿纖維上，經(jīng)過摩擦、反吹測定，碳納米管不會脫落，同時顯著增加紙張的結(jié)合強度。
附圖說明
圖1為本發(fā)明碳納米管復(fù)合包裝紙的制備工藝示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但附圖和實施例并不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，所有基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的變化，都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
制備碳納米管復(fù)合包裝紙，制備工藝流程見圖1。
按表1的制漿工藝制備甘蔗渣紙漿，通過篩選采用得率49.8％紙漿漿料，稱取一定的絕干漿料，經(jīng)過PFI在10％漿濃下打漿、打漿度打到45°SR，通過疏解機疏解3000轉(zhuǎn)，加水配制成2％漿料分散液；相同的方法配制兩份，并分別測定其Zeta電位，相關(guān)結(jié)果見表2。取5ml硝酸和15ml硫酸混合，將碳納米管置于混合酸中浸泡5h改性，使碳納米管表面接枝上羧基和羥基官能團，再用去離子水洗滌到中性并風(fēng)干。加入十六烷基三甲基溴化銨(質(zhì)量為1.5倍碳納米管)作為分散劑，進行球磨分散，球磨濃度1/600，制成碳納米管分散液，賦予碳納米管分散液zeta電位為正，分別測定其zeta電位，測試結(jié)果見表2,分別是+56.8mv和+70.2mv。按定量110g/m2的紙樣稱取配好紙漿分散液，將紙漿分散液和碳納米管分散液按1:1體積混合,并攪拌讓兩種漿料電荷有效中合，然后在成形器上成形為濕紙幅，成形時通過真空抽吸脫水，調(diào)節(jié)真空度，使成形后的濕紙幅干度為20±1％。對濕紙幅采用2％聚氨酯浸膠，并進行超級壓光處理，壓榨，在溫度90℃下干燥15min，控制最終紙頁干度為95±1％，獲得所需的碳納米管復(fù)合包裝紙。
紙張分別測定其相關(guān)性能，其中通過熒光白度的變化來衡量碳納米管在紙漿中的留著率，具體見表3；從表3還可以看出，添加碳納米管后賦予了紙張一定的導(dǎo)電性，紙張的電阻率在4200mΩ·cm左右，同時添加碳納米管復(fù)合的紙張抗菌效率達到99％以上，滿足了抗菌類產(chǎn)品包裝紙的相關(guān)要求。
表1.制漿實驗條件
注：蒸煮液比1:6，最高溫度120℃，升溫計時從80℃開始；
表2.漿料的zeta電位變化
注：兩種漿料按相同體積進行混合；
表3.復(fù)合紙性能測定
注：抗菌率采用無紡布為空白樣，統(tǒng)一采用吸收法測定，抗菌主要針對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。
實施例2
重復(fù)實施例1，有以下不同點：分別取紙漿樣兩份制備漿料(配制漿料電荷測定見表4)，一份直接成形、施膠(2％聚氨酯)作為空白樣；一份采用電荷為+50.2mv的碳納米管分散液混合，攪拌后成形抄紙，兩組樣都采用90℃條件進行烘干，并測定相關(guān)性能指標(biāo)，具體指標(biāo)見表5；最終結(jié)果表明：復(fù)合紙頁電阻率為3800mΩ·cm、抗菌率為99.9％，而普通紙張導(dǎo)電性和抗菌率都基本沒有，其他性能指標(biāo)均達到功能包裝紙的要求，紙張的外面勻度較好，樣品經(jīng)過反吹顆粒脫落計數(shù)法測定，結(jié)果表面紙張表面碳納米管粒子無脫落現(xiàn)象，相關(guān)性能指標(biāo)滿足包裝的要求。
表4.漿料電荷測定
注：兩種漿料按1:1體積進行混合；
表5.復(fù)合紙性能測定
注：表中普通紙張由于電阻率太大，無法測定其導(dǎo)電性；抗菌率采用吸收法測定。